DE2152028A1 - Einrichtung fuer die Bearbeitung mittels Elektroerosion - Google Patents

Einrichtung fuer die Bearbeitung mittels Elektroerosion

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DE2152028A1 DE19712152028 DE2152028A DE2152028A1 DE 2152028 A1 DE2152028 A1 DE 2152028A1 DE 19712152028 DE19712152028 DE 19712152028 DE 2152028 A DE2152028 A DE 2152028A DE 2152028 A1 DE2152028 A1 DE 2152028A1
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Description

linrichtung für di· Bearbeitung mittels Elektroerosion
Bei einer Haashine zur elektrischen Bearbeitung von Werkstücken mit großen Abmessungen z. B. Matrizen zum Pressen von Kotflügeln für Karosserien von Motorfahrzeugen, sind die zu bearbeitenden Stücke und die Elektroden außerordentlich voluminös und ihr Gewicht beträgt mehrere Tonnen, gegebenenfalls sogar mehrere »ig Tonnen und ihre Bearbeitung auf elektrischem Wege bringt erhebliche Schwierigkeiten, um eine genaue Einstellung und exakte gesteuerte Verschiebung zwischen Elektrode und Werkstück zu erreichen.
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Man sagt, daß bei der Elektro-Erosion der Minimalabstand zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und der Elektrode (der Gegenform) überwacht werden muß, um mit Präzision auf einem bestimmten Wert gehalten zu werden, der von unterschiedlichen Paktoren abhängt, insbesondere von der gewählten Bearbeitungsspannung. Wenn dieser Abstand zu groß wird, erfolgt keine Bearbeitung mehr und wenn er zu gering wird, können sich Lichtbogen und Kurzschlußkreise zwischen dem Werkstück und der Elektrode bilden, welche die bearbeitete Fläche beschädigen.
Zur Einhaltung der idealen BearbeitungsHedingungen ist es im allgemeinen notwendig, den Bearbeitungsabstand zwischen dea zu bearbeitenden Werkstück und der Elektrode auf einem sehr genauen Wert zu halten und, um diesen Wert während der Bearbeitung konstant zu halten, muß ein entsprechender Servomechanismus verwendet werden, um dem zu bearbeitenden Werkstück oder der Elektrode schnelle und exakte Yerschiebungsbewegungen zu übertragen ebenso, wie er eine geringe Amplitude in Abhängigkeit von elektrischen Bedingungen, die in der Bearbeitungszone bestehen, erfordert·
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Bisher hat man im allgemeinen Maschinen, wie hydraulische Pressen, verwendet, deren bewegbare Platte, an welcher üblicherweise die Elektrode befestigt ist, normalerweise durch einen oder mehrere hydraulische Zylinder an parallelen Achsen verschoben wird, welche die Verschiebung der bewegbaren Platte über relativ große Entfernungen (im oder mehr) während des Einsetzens des Werks tu ck.es und der Elektrode ermöglichen und gleicherweise die PoIgeverschiebbewegung der bewegbaren Platte während der Elektro-Erosionsbearbeitung, wobei diese letztere Bewegung bei allen bekannten Anwendungen dieser Maschinen immer nur auf wenige Zentimeter beschränkt ist.
Die Elastizität der Säulen des hydraulischen Mediums, welches die Zylinder füllt, ist proportional der Höhe dieser Säule, und demnach im Laufe der Hochbewegung werden besonders tiefe Resonanzfrequenzen einer Axialbewegung der bewegbaren Platte übertragen, wegen der großen Masse, die mit der Platte und der bewegbaren Anordnung verbunden ist.
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Daraus ergibt sich, daß bis heute die Reaktionszeiten der Mechanismen für den Vorschub und die Rückstellung der Elektrode in diesen riesigen Maschinen wesentlich größer als die kurze Reaktionszeit in normalen Blektro-Erosionsmaschinen ist, in denen die Elektroden nicht einige Hundert kg aufweisen. Darüber hinaus sind derartige Maschinen, die eine Bearbeitung durch Elektro-Ürosion von Werkstücken 'mit großen Abmessungen ermöglichen, sehr teuer*
Es ißt die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Elektro-Erosioiisbearbeitung von großen Werkstücken mit einem Minimum an Kosten und mit einem Servomecfiamso«! mit kurzen Ansprechzeiten zu ermöglichen»
Dazu ist vorgesehen, bestehende Hascbinen, insbesondere Pressen, zu verwenden, welche .zwei sehr schwere feile in festliegenden Stellungen gegeneinander mit festlegen können» Man verbindet mit diesen S#r¥oaepijsnisaus mit .kurzer
Brfintong hMt zu» gegenstand etne WIm^t ohtnng gym Bearbeiten τοη f/erkstlieken mit g
BAD OBiGlNAL
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Elektro-Erosion, welche -.-inen Elektrodenträger, einen Werkstückträger für das zu bearbeitende Werkstück, einen Generator zur Ingangsetzung eines Bearbeitungsatromkreiseü zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und der Elektrode, eine Anordnung zum Zuführen und Ableiten einer elektrolytischen Flüssigkeit in die Bearbeitungszone, einen den Spalt zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück in Abhängigkeit von elektrischen Bedingungen in der Bearbeitungszone steuernden Servomechanismus einschließt. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei parallele Platten enthält, welche an einem Rahmen getragen sind und mit gegeneinanderliegenden Flächen in variablen Abständen starr festgelegt werden können, wobei die eine der Platten parallel zu ihrer Oberfläche eine unter der Einwirkung des Servomechanismus über eine kurze Strecke bewegbare Zwischenplatte aufweist, welche rechtwinklig zu der Oberfläche bewegbar ist, wobei die Zwiachenplatte und die ihr gegenüberliegende Platte den Elektroden träger und den Werks tückträger bilden.
Die Erfindung wird im. folgenden anhand der Zeichnungen ui drei Aunführun^sbeispielen erläutert.
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In den Zeichnungen seigern Pig. 1 eine erste Ausführungsformj Fig. 2 eine Einzelheit der Pig. 1 j
fc Pig. 3 eine zweite Ausfährun&sformj
Fig. 4 einen Einzelteil aus Pig. 3; ·
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform} und
Fig. 6 einen Einzelteil aus Pig. 5|
Wie in Pig. 1 daxgestellt, liegt ein zu bearbeitendes metallisches Werkstück 1 auf einer festliegenden Platte 2, welche .den Boden einer Yfanne bildet, in welcher eine dielektrische Flüssigkeit mittels einer Pumpe 2a und einem nicht dargestellten Vorratsbehälter zugeführt und abgeführt wird. Das Werkstück 1 bildet eine Preßmatrize für große Blechteile, wobei diese Matrize eine Arbeitsfläche 5' aufweist, deren Form ein genaues Gegenstück zu aer Gegenform
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bilden muß, welche die Gegenmatrize darstellt.
Eine bewegbare Platte verschiebt sich 2wisalien zwei parallelen Ständern 6, 61 und kann in einer festliegenden Stellung an jeder. Punkt ihres Weges entlang der Ständer 6 und 6' festgelegt werden. Die bewegbare blatte 5 bildet mit der oberen.Traverse 7 und der festen platte 2 den Rühmen einer fresse, wobei die Enden der blatte 5 in nicht dargestellten- Spindeln liegen, die in den Ständern G und 6* angeordnet sind.
Eine Zwischenplatte 8, die an der bewegbaren Platte 5 aufgehängt istf trägt die Gege-nforTi 4 und dient als Bearbeitungeelektrode. Die beiden Platten 5 und 8 Bind untereinander durch führungsmittel verbunden, nämlich vier Stangen 9, die an der Platte 8 befestigt sind und praktisch ohne Spiel in Bohrungen 10 in der bewegbaren Platte 5 verschiebbar sind. Die Zwiechenplatte 8 1st hohl und ihre Wände begrenzen eine Kammer 11, in welcherjsteuerinittel für die Verschiebung der Platte 8 gegen die Platte 5 angeordnet ainä»
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Diese Steuermittel bestehen aus einem Servo-Drehmotor 12, welcher auf der Zwischenplatte 8 durch ein Befestigungsstüek 13 festgelegt ist und eine Welle 21 dreht, an deren Ende eine Hauptkurbel 14 befestigt ist. Diese Kurbel 14 iat an einem starren Rechteck 15 gelagert, welches, einen Mehrfachpleuel bildet (Fig. 2).
Die Bewegung der Kurbel 14 überträgt auf daa starre Rechteck 15 eine Drehbewegung, welche an den vier Ecken des starren Rechteckes 15 auf vier Sekundärkurbeln 16 übertragen wird. Diese liegen an vier Spindeln 17, deren Schaft sich durch die bewegbare Platte 5 erstreckt und mit dem Gewinde in vier Muttern 19 zusammenwirken, welche starr an der Unterseite von vier Vertiefungen 18 angebracht sind, die im oberen Teil der bewegbaren Platte 5 vorgesehen sind.
Die vier Spindeln 17 haben jede einen Abschnitt 21 mit größerem Durchmesser, auf welchem die Platte 8 mittels eines Drucklagers 20 aufliegt, das an der Oberseite dieser Platte 8 befestigt ist.
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Die Zv/is ehe np latte 8 entfernt sich oder nähert sich der Platte 5, je nach dem Drehsinn der Kurbeln 16, welche die Spindeln 17 antreiben.
Der Searbeitungsstrom wird durch einen Generator 22 erzeugt, und die Bearbeitungsspanriung, die zwischen der die Elektrode bildenden Gegenform 4 und dem Werkstück 1 besteht, wird mit einer Bezugspannung in einem Differenzdetektor 23 verglichen, welcher seine Anzeige auf eine Steueranordnung für den Servomotor 12 überträgt.
Die Maschine flir die elektrische Bearbeitung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, arbeitet wie folgt»
Das Werkstück 1 wird auf der festen Platte 2 aufgesetzt und in einer genauen Stellung festgespannt, dann die bewegbare Platte 5 mit Hilfe der in den Ständern 6 und 6' angeordneten Zylinder verschoben, bis die Gegenform 4, die an der Zwischenplatte 8 liegt, nahe genug an dem zu bearbeitenden Werkstück 1 liegt. In diesem Augenblick ermöglichen in den Zeichnungen nicht dargestellte Sperrmittel das Einstellen in Stellungen und das starre Festlegen dieser Platte und die genaue Bearbeitung kann beginnen.
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Ea wird vorausgeaetzt, daß die Verschiebung der Bearbeitungselektrode, deren Mechanismus voratehend beschrieben ist, im Bereich von 50 mm liegt, so daß die Verwendung von relativ kurzen und starren Führungs-
spindeln 9 möglich i3t und die Präzision des Paralleli3- | mus zwischen dem Werkstück und der Elektrode garantiert iat, auch wenn diese sehr große Abmessungen haben und außerdem wird einer höheren Resonanzfrequenz in der Axialbewegung der Zwischenplatte entgegengewirkt. Daraus ergibt sich eine präzise !führung der Elektrode und eine außerordentlich kurze Ansprechzeit des Servomechanismus.
Bei der zweiten Ausführung"aform, die in ?ig. 3 dargestellt ist, hat die Maschine zur elektrischen Bearbeitung gleicherweise eine feste Platte 2, eine bewegliche Platte 5 und eine Zwischenplatte 8. Die Verschiebung der beweglichen Platte 5 kann durch eine hydraulische Steuereinrichtung 27 mit einem Kolben 28' erfolgen, der mit der Platte über eine Kolbenstange 28 verbunden ist. Die Parallelverschiebung der Platte 5 gegen die Zwischenplatte 8 wird durch Führungsmittel erreicht, die durch Kolben 29, 30 gebildet sind, welche mit der festen Platte 5 verbunden sind und in Bohrungen 31, 32, in der oberen
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Traverse 7 verschiebbar sind.
Bei dieser Ausführungsform arbeitet die Zwischenplatte 8 mit der festen Platte 2 zusammen, um eine Parallelverschiebung zwischen dem Y/erkstück 1 und der Gegenform 4 zu erreichen und arbeitet nicht mit der bewegbaren Platte 5 zusammen, wie dies bei der ersten Ausführungsform der Fall ist.
Die beiden Platten 2 und ri sind tniteinander durch Führungsmittel verbunden , welche an der Zwischenplatte 8 festliegende Spindeln 9 einschließt, die praktisch ohne Spiel in Bohrungen 10 in der festen Platte 2 verschiebbar aind. Diese ist auf geraden Rollschienen 25 aufgesetzt, welche in der festliegenden* Grundplatte 26 eingebettet Bind und das Einführen des Werkstückes 1 dadurch erleichtern, daß die Platte 2 zum Beschicken gegen die bewegbare Platte 5 ausgefahren werden kann, wodijuch ein Hebezeug oder ein fahrbare» Lader verwendet werden kann, um das Werkstück 1 auf die Platte 8 aufzusetzen.
Die Steuervorrichtune: zur Verschiebung der Zwis chenplatte 8 ist im einzelnen in Pig. 4 gezeigt und besteht aus zwei
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zylindrischen Y/ellen 33 und 34, welche an ihren Enden Lagerringe 35, 36 bzw. 37, 33 tragen, welche auf Exzentern 39, 40 bzw. 41,42 mit geringer Exzentrität gelagert sind. Diese Lager tragen die Zwischenplatte 8 und ermöglichen ein Drehen der Y/ellen 33 und 34 mit einem Minimum an Kraft, wobei die Reibung dieser Rollenlager 35, 36, 37, 38 und der Zwischenplatte 8 sehr gering ist.
Ein hin- und herbewegbarer hydraulischer Antrieb 43, der an seinem Befestigungspunkt 44 schwenkbar angebracht ist, ist über eine Kolbenstange 46 mit der Kurbel 45 verbunden, die etwa in der Mitte der Welle 33 liegt. Um d^e Drehbewegung der beiden Wellen 33 und 34 zu eynchronisieren, sind zwei Kurbeln 47 und AQ an den Enden der Exzenter 40 bzw. 42 angebracht und miteinander über einen Lenker 49 verbunden. Die ganze Steueranordnung für die Verschiebung der Zwischenplatte 8, wie sie vorstehend beschrieben ist, liegt auf der festen Platte 2 mittels vier Brücken 50, 51, 52 und 53 auf.
Ein Luftzylinder 54, dessen Kompressionszuetand einstellbar ist, ist zwischen der Zwischenplatte δ und der feüt-
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liegenden Platte 2 angeordnet, um zum Teil das auf der Platte 8 aufliegende Gewicht zu kompensieren. Dieser Zylinder 54 enthält einen Kolben 55, dessen Kolbenstange 56 an der Zwischenplatte 8 befestigt ist.
Wenn die in Pig. 5 dargestellt Maschine benutzt werden soll, wird zuerst das Werkstück 1 auf die Platte 8 aufgesetzt, dann diese zusammen mit der Platte 2 gegen die Platte 5 verschoben. Ein derartiges Verschieben erleichtert das Aufsetzen des WerKstückes 1 auf die Platte 8 vor der durch die Platte 5 abgeschlossenen Zone. Die Platte 2 und O wird auf den geradlinigen Schienen 25 verschoben, bi3 das Werkstück 1 in der gewünschten Stellung liegt, Zu diesem Zeitpunkt wird das Ganze auf der Grundplatte 26 mittels nicht dargestellter Einrichtungen festgelegt. Dann wird die Platte 5 vertikal zwischen den Ständern 6 und 6' vorgeschoben, indem die hydraulischen Steuervorrichtungen 27 betätigt werden, um die Gegenform 4- in einen relativ geringen Abstand gegen die Matrize 1 zu isnhieben, dann wird die Platte 5 in der gewünschten S te! Lung festgelegt;.
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Bei der Maschine zur elektrischen Bearbeitung, wie sie in ^ig.3 dargestellt ist, wird der Arbeitsspalt zwischen dem Werkstück und der Elektrode durch den Zylinder 43 gesteuert, der durch eine Steuereinrichtung gesteuert wird, welche analog der vorstehend beschriebenen und in ^ig. 1 mit dem Bezugezeichen 22 und 23 und 24 bezeichneten ist. Die ganze Verschiebung des Kolbens erzeugt über die Kolbenstange 46 und den Lenker 49 eine entsprechende Verdrehung der Wellen 33 und 34 und deren Exzenter 39» 40 bzw. 41, 42. Daraus ergibt sich eine entsprechende Verstellung der Zwischenplatte 8, die völlig gleich für alle Punkte der Platte ist, wodurch sehr schnell und mit Präzision der Abstand zwischen dem zu bearbeitenden metallischen Werkstück 1 und der als Bearbeitungselektrode dienenden Gegenform 4 gesteuert werden kann, unabhängig von den großen Abmessungen dieser Gregenform im Vergleich zu dem Bearbeitungsabatand zwischen der Elektrode 4 und dem Werkstück 1. Die Reaktionszeiten des Servomechanismus sind seht· kurz infolge der Starrheit des hydraulisch mechanischen Antriebssystens für die Zwiachenplatte B.
Bei der dritten Ausführungsform, die in Pig. 5 dargestellt iiit, hat dLe Maschine zur elektrischen Bearbeitung glei.cherwel.fin eine feste Platte 2, die nlt einer Zwiaehenplatte 0 auaoinnienarbe 1 tot, um eine Pnrallal-
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verschiebung zwischen den Werkstück 1 und der Gegenform zu ermöglichen, wie es vorher bei der zweiten Ausführung a form der Fall war. Bei dieser Ausführungsform wird die Gegenform durch zwei Teile 4a und 4b gebildet, welche getrennt vom Generator 22 mit Strom versorgt werden.
Die Steuervorrichtung für die Verschiebung der Zwischen platte, wie sie im einzelnen in Fig. 6 dargestellt ist, ist unterschiedlich, wobei die Konstruktion erheblich vereinfacht ist.
Die Steuervorrichtung besteht aut einem starren Rahmen 57, mit einer Mitteltraverse 58, auf welcher bei 60 ein Zylinderantrieb 59 angelenkt ist. Jede Ecke aes starren Rahmen« 47 weist einen Block 61 nit Rollen 62 und 63 auf, welche die Flächen dieses Blocks 61 gegenüber den Platten 2 und bilden. Die unteren Rollen 63 verschieben sich auf vier geneigten Flächen 64 der festen Platte 2»
Wenn eine Verstellung des zu bearbeitenden Werkstückes eingeleitet werden soll, wirkt der Zylinder 59 auf den starrer. Rahmen 57, dessen untere Rollen 53 sich auf den
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geneigten Flächen 64 verschieben und dabei ebenso eine Verlagerung der Zwischenplatte 8 parallel zur bewegbaren Platte 5 bewirkt.
Eine Kömpensationseinrichtung für gegebenenfalls auftretende Gewichtsunterschiede auf der Platte 8 ist zwischen W der Zwischenplatte 8 und der festen. Platte 2 (angeordnet. Sie besteht aus vier Luftzylindern 65» die symVtrisch auf der festen Platte 2 aafliegen und deren jeder einen Kolben 66 aufweist, dessen Stange 67 mit der Zwischen- . platte 8 verbunden ist. Die Zylinder können, jeder unabhängig von dem anderen, beschickt werden, um gegebenenfalls auftretende Gewichtsungleichheiten des auf der Platte liegenden Werkstückes dadurch auszugleichen, daß in die unterschiedlichen Zylinder entsprechende, Drücke eingebracht werden. Selbstverständlich können analoge Anordnungen auch bei den anderen beiden Ausführungsformen angebracht werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    •Einrichtung zur Bearbeitung mittelst Üiektro-Srpeion von Werkstücken mit großen Abmessungen mit einem Slektrodenträger, einem Werkstückträger für das zu bearbeitende Werkstück, einem Generator zur Erzeugung eines BearibeitungS' Stromkreises zwischen dem zu bearbeitenden Werketück un4 der Elektrode, einer Vorrichtung zum Zuführen und Abfünr^n einer elektrolytischen Flüssigkeit in die Bearbeitungszoiie und mit einem Servomechanismus zum Regeln des S;paltes zwi~ sehen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück in Abhängigkeit von elektrischen Sedingungen, die in der Bearbeitungszone herrschen, dadurch ^ekennzeichnet, daß zwei parallele Platten (2, 5) an einem Eahmen (7) angeordnet und starr in einer Lage Fläche gegen Fläche in unterschiedlichen Abständen festlegbar sind, wobei eine dieser Platten (5,) parallel zu ihrer Fläche eine Zwisthenplatte (8) tragt» die über eine geringe Strecke unter der Einwirkung des Servomechanismus rechtwinklig zu ihrer Fläche verschiebbar ist, wobei die Zwisehenplatte und die ihr gegenüb«rliegend:e !»latte den Blekt rodent rager bzw» den Werk stück träger bilden..
    Einrichtung nach Anspruch f» dadurch ffeken-aiseichnet ■* Iftihrungßmittel ί9# 10) zwischen der ,Zwischenplatte lind der diese abstützenden Platte (5) vorgesehen
    3· Einrichtung nach Anspruch 1, dadureh gekeam-zeictonet,, •daß die Zwischeiiplatte (8) und die diese tragende Platte (5) duroh eiiie Einrichtung verbunden sind, die eine liizahl Spindeln (1?) einachlieöt, die axial mit der einen Hatte <8) verbunden sind und in liattern (19)» die mit der anderen Platte (5) verbunden sind, eingreifen, wobei die Spindeln (17) mit einem gemeinsamen Servo-Drefanotor (12) gekoppelt sind.
    4* Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 — 3* da^urcli ge~ kennzeichnet, daS jede der Spindeln (17)- eine Kurbel (16) aufweist und alle diese Kurbeln (16) in der gleichen Ebene liegen mnd über einen liehrfaablenker (15) gekuppelt sind, wobei dieser lenker (15) seinerseits über eine Kurbel (14) mit einer Welle {21) des Servo-Motora (12) angetrieben ist*
    5* Sinriehtung nach meinem der Änsprüefoe 1 und 2;t dadurch
    t> daß die 2svisehenpiatte |8) auf zwei parallelen
    Ittlen C33» 34) auflieft, die auf der $bi3tütsung für •die Iwiachenplatte {B) bildenden Platt« (2) aufli«^«ai# wobei <li«3e Wellen {33» 34) im ihT$T_ Drehbewegung gekuppelt
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    sind und Nocken oder Exzenter (39 bis 42) aufweisen, welche durch eine synchrone Drehung der Wellen (33i 34) eine Parallelverschiebung der Zwischenplatte (8) bewirken.
    6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Werkstückträger dienende Platte (2) und die Elektrode (5) übereinander angeordnet sind, wobei die untere Platte (2) mit einem rechtwinkligen Führungsrahmen (25) verbunden ist, der im wesentlichen horizontal liegt und ein Ausfahren dieser Platte (2) gegen die obere Platte (5) ermöglicht.
    7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß eine Anordnung von Kolben (66) und pneumatischen Zylindern (65) zwischen der Zwischenplatte (8) und der zugeordneten Stützplatte (2) angeordnet ist, wobei jeder Zylinder (65) unabhängig von den anderer: abgeschlossen ist, um eine Kompensation einer gegebenenfalls auftretenden Gewichtsungleichheit des Werkstückes (1) das auf der Platte (8) aufliegt, durch Aufgeben entsprechender Drücke auf die einzelnen Zylinder (65) auszugleichen.
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    Le e-rs e i t e
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